(57)【要約】【課題】複数のコア片の間に磁気ギャップ部を有するコイル装置において、所期のインダクタンス特性が得られ、然も従来よりも組立工程の簡易なコイル装置を提供する。【解決手段】本発明に係るコイル装置は、筒状のボビン８と、該ボビン８の外周面に巻装されたコイル７と、該ボビン８の内部空間を貫通して配備された環状のコア１とを具え、コア１は、一対のＣ字状コア片２、２と、両Ｃ字状コア片２、２の間に介在する少なくとも１つの直方体状コア片３とから構成される。ボビン８の内部空間は、直方体状コア片３を収容すべき中央空間と、該中央空間の両側に形成されて一対のＣ字状コア片２、２の端部を収容すべき２つの側方空間とを有し、中央空間と各側方空間の間には、所定厚さのリブ８５、８６が突設され、ボビン８の側壁には、直方体状コア片３を中央空間へ挿入するための開口８７が形成されている。【選択図】      図２
2005019777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のボビン（８）と、該ボビン（８）の外周面に巻装されたコイル（７）と、該ボビン（８）の内部空間（８０）を貫通して配備された環状のコア（１）とを具えたコイル装置において、コア（１）は、一対のＣ字状コア片（２）（２）と、両Ｃ字状コア片（２）（２）の間に介在する少なくとも１つの直方体状コア片（３）とから構成され、ボビン（８）の内部空間（８０）は、直方体状コア片（３）を収容すべき少なくとも１つの中央空間Ａと、該中央空間Ａの両側に形成されて一対のＣ字状コア片（２）（２）の端部を収容すべき２つの側方空間Ｂ、Ｂとを有し、中央空間Ａと各側方空間Ｂの間には所定厚さのスペーサが介在し、ボビン（８）の側壁には、直方体状コア片（３）を前記中央空間Ａへ挿入するための開口（８７）が形成されていることを特徴とするコイル装置。
【請求項２】
前記スペーサは、ボビン（８）の内面に突設された１或いは複数のリブ（８５）（８６）によって形成されている請求項１に記載のコイル装置。
【請求項３】
一対のＣ字状コア片（２）は、環状の巻きコア部材（２１）を２分割して形成されたものである請求項１又は請求項２に記載のコイル装置。
【請求項４】
直方体状コア片（３）は、複数枚の鉄板片（３１）を積層して形成されたものである請求項１乃至請求項３の何れかに記載のコイル装置。
【請求項５】
ボビン（８）の側方空間Ｂには、Ｃ字状コア片（２）の端部を包囲して接着剤（９）が充填され、該接着剤（９）によってＣ字状コア片（２）がボビン（８）に固定されている請求項１乃至請求項４の何れかに記載のコイル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種交流機器においてリアクターや変圧器等を構成するコイル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リアクターや変圧器等に用いられるコイル装置には、磁気特性に優れると共に量産性の高い巻きコアが広く採用されている。
又、リアクターに用いられる巻きコアにおいては、磁路中に磁気ギャップ部を設けて直流重畳特性を安定させることが行なわれており、更には、磁気ギャップ部を複数箇所に分散させることによって、直流重畳特性の更なる安定化、磁気ギャップ部からの漏れ磁束の抑制、漏れ磁束による渦電流損の低減などが図られている。
【０００３】
図１２は、従来のリアクター用のコイル装置を表わしている。該コイル装置においては、コア（１０）の磁路中に複数の磁気ギャップ層（４１）が介在し、該磁路を包囲して、ボビン（５５）にコイル（５６）を巻装してなるコイルアセンブリ（５７）が装着されている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
図８〜図１１は、上記コイル装置の製造方法を表わしている。
図８の如く、金属製の帯板を巻回して環状の巻きコア部材（２２）を作製した後、該巻きコア部材（２２）を、図中に破線で示す複数の切断線Ｂ−Ｂに沿って分断することにより、図９に示す如く、一対のＣ字状の分割コア片（２３）（２３）と、複数のＩ字状（直方体状）の分割コア片（２４）（２４）（２４）とを得る。
【０００５】
次に、図１０に示す如く、Ｃ字状分割コア片（２３）とＩ字状分割コア片（２４）の対向面間、及びＩ字状分割コア片（２４）どうしの対向面間に、磁気ギャップ層（４１）を介在させて、一方のＣ字状分割コア片（２３）に複数のＩ字状分割コア片（２４）を接合して、Ｕ字状のコアブロックを得る。
その後、図１１に示す如く、前記Ｕ字状コアブロックに対し、ボビン（５５）にコイル（５６）を巻装してなる２つのコイルアセンブリ（５７）を装着した後、図１２に示す如く該Ｕ字状コアブロックに他方のＣ字状分割コア片（２３）を接合して、コイル装置を完成する。
尚、図１２に示すコイル装置においては、締結バンド（６）によってコア（１０）の一体化構造を補強している。
【０００６】
図１３〜図１５は、上記コイル装置を構成する一対のコイルアセンブリ（５７ａ）（５７ｂ）の巻線状態及び結線状態を表わしている。
図１３に示す一方のコイルアセンブリ（５７ａ）においては、２層からなるコイル（５６ａ）の巻き始め端部（５８ａ）及び巻き終わり端部（５９ａ）がそれぞれボビン（５５ａ）の鍔部に係止されている。図１４に示す他方のコイルアセンブリ（５７ｂ）においても同様に、２層からなるコイル（５６ｂ）の巻き始め端部（５８ｂ）及び巻き終わり端部（５９ｂ）がそれぞれボビン（５５ｂ）の鍔部に係止されている。
そして、両コイルアセンブリ（５７ａ）（５７ｂ）は図１５に示す如く互いに隣接して並べられ、一方のコイルアセンブリ（５７ａ）のコイル（５６ａ）の巻き終わり端部（５９ａ）と他方のコイルアセンブリ（５７ｂ）のコイル（５６ｂ）の巻き始め端部（５８ｂ）とが互いに結線され、結線部分（５０）には絶縁が施されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−６８３５２号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６７９４９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来のコイル装置においては、図１２に示す如く締結バンド（６）によってコア（１０）を一体化する構造が採用されているため、コア（１０）を構成するＩ字状分割コア片（２４）が、締結バンド（６）による締め付けによって、磁路方向に大きな圧縮力を受けることとなり、この結果、所期のインダクタンス特性を得ることが出来ない問題があった。
又、図１０に示す如く、一方のＣ字状分割コア片（２３）に磁気ギャップ層（４１）を介して複数のコア片（２３）（２４）を接合する必要があるので、組立工程が複雑となる問題があった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、複数のコア片の間に磁気ギャップ部を有するコイル装置において、所期のインダクタンス特性が得られ、然も従来よりも組立工程の簡易なコイル装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係るコイル装置は、筒状のボビン（８）と、該ボビン（８）の外周面に巻装されたコイル（７）と、該ボビン（８）の内部空間（８０）を貫通して配備された環状のコア（１）とを具え、コア（１）は、一対のＣ字状コア片（２）（２）と、両Ｃ字状コア片（２）（２）の間に介在する少なくとも１つの直方体状コア片（３）とから構成されている。
ボビン（８）の内部空間（８０）は、直方体状コア片（３）を収容すべき少なくとも１つの中央空間Ａと、該中央空間Ａの両側に形成されて一対のＣ字状コア片（２）（２）の端部を収容すべき２つの側方空間Ｂ、Ｂとを有している。
ボビン（８）の中央空間Ａと各側方空間Ｂの間には所定厚さのスペーサが介在して、両空間を所定距離だけ隔てている。又、ボビン（８）の側壁には、直方体状コア片（３）を前記中央空間Ａへ挿入するための開口（８７）が形成されている。
【００１１】
上記本発明のコイル装置においては、ボビン（８）の中央空間Ａと側方空間Ｂの間に形成されたスペーサが、直方体状コア片（３）とＣ字状コア片（２）の間に介在して、両コア片（３）（２）をスペーサの厚さに応じた距離だけ離間させる。これによって両コア片（３）（２）間にその厚さに応じた磁気ギャップ部が形成されることになる。ここで、一対のＣ字状コア片（２）（２）に挟圧力が作用したとしても、該挟圧力はボビン（８）のリブ（８５）（８６）によって受け止められ、直方体状コア片（３）に作用することはない。
【００１２】
尚、該コイル装置の組立工程において、直方体状コア片（３）は、ボビン（８）の開口（８７）から中央空間Ａへ挿入し、その後、該ボビン（８）の周囲にコイル（７）を巻装する。又、Ｃ字状コア片（２）は、その端部をボビン（８）の側方空間Ｂに挿入し、例えば接着剤によってボビン（８）に固定する。
【００１３】
具体的構成において、一対のＣ字状コア片（２）は、環状の巻きコア部材（２１）を２分割して形成されたものである。又、直方体状コア片（３）は、複数枚の鉄板片（３１）を積層して形成されたものである。
該具体的構成によれば、Ｃ字状コア片（２）と直方体状コア片（３）を異なる特性の材料から形成することが可能であり、これによって２つの材料の組み合わせによる合成特性を得ることが出来る。
【００１４】
他の具体的構成において、ボビン（８）の側方空間Ｂには、Ｃ字状コア片（２）の端部を包囲して接着剤（９）が充填され、該接着剤（９）によってＣ字状コア片（２）がボビン（８）に固定されている。
該具体的構成によれば、コイル装置の組立工程において、ボビン（８）の側方空間Ｂに接着剤（９）を充填した後、該側方空間ＢにＣ字状コア片（２）の端部を挿入することによって、接着剤（９）は、側方空間の奥部から開口側へ逆流し、Ｃ字状コア片（２）の端部を広い面積で覆うことになる。この結果、Ｃ字状コア片（２）とボビン（８）の接着面積が増大し、より大きな接着力を得ることが出来る。
又、接着剤（９）は中央空間Ａと側方空間Ｂの間の隙間にも充填され、これによってＣ字状コア片（２）と直方体状コア片（３）が互いに固定される。
【００１５】
【発明の効果】
本発明に係るコイル装置によれば、直方体状コア片（３）に余計な外力が加わらないので、所期のインダクタンス特性が得られる。又、Ｃ字状コア片（２）と直方体状コア片（３）をボビン（８）に組み込むことによって、これらのコア片が一体化されると共に、コア片間に磁気ギャップ部が形成されるので、従来の如く複数のコア片を磁気ギャップ層を介して互いに接合する工程は不要であり、これによって従来よりも組立工程が簡易となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係るコイル装置は、図１に示す如く、環状のコア（１）に一対のコイルアセンブリ（５）（５）を装着して構成され、各コイルアセンブリ（５）は、角筒状のボビン（８）と、該ボビン（８）の外周面に巻装されたコイル（７）とから構成されている。コア（１）は、２つのボビン（８）（８）を貫通して環状に伸びている。
【００１７】
２つのコイルアセンブリ（５）（５）を構成する２つのコイル（７）（７）は、１本の導線を巻回して形成されており、両コイル（７）（７）は渡り線（７２）を介して互いに繋がっている。そして、両コイル（７）（７）からは、導線の巻き始め端部（７１）と巻き終わり端部（７３）が引き出されている。
【００１８】
コア（１）は、図２に示す如く、一対のＣ字状コア片（２）（２）と、両Ｃ字状コア片（２）（２）の間に介在する２つの直方体状コア片（３）（３）とから構成されている。尚、図２はコイル装置の一部破断平面図であるが、図中に示す断面は、便宜上、一方のコイルアセンブリ（５）を鉛直面で切断したものとして描いている。
【００１９】
一対のＣ字状コア片（２）（２）の製造においては、図４（ａ）に示す如く、ケイ素鋼板やアモルファス材料からなる帯板を巻回することによって、環状の巻きコア部材（２１）を作製した後、該巻きコア部材（２１）を、図中に破線で示す１本の切断線Ａ−Ａに沿って分断することにより、同図（ｂ）に示す如く左右一対のＣ字状分割コア片（２）（２）を得る。
又、直方体状コア片（３）は、図５に示す如くケイ素鋼板やアモルファス材料からなる矩形の鉄板片（３１）を複数枚積層し、これらを加圧して一体化したものである。
【００２０】
ボビン（８）は合成樹脂を材料とする一体成型品であって、図３に示す如く、角筒状の胴部（８８）と、該胴部（８８）の両端部に突設された額縁状の鍔部（８１）（８２）とを具え、該ボビン（８）の内部空間（８０）は、直方体状コア片（３）を収容すべき中央空間Ａと、該中央空間Ａの両側に形成されて前記一対のＣ字状コア片の端部を収容すべき２つの側方空間Ｂ、Ｂとを有している。
【００２１】
ボビン（８）の内部空間（８０）に面する上下２つの壁面には、中央空間Ａと一方の側方空間Ｂとの間に、所定厚さを有する上下２条のリブ（８５）（８５）が突設されて、両空間が該リブ（８５）（８５）によって隔てられると共に、中央空間Ａと他方の側方空間Ｂとの間に、所定厚さを有する上下２条のリブ（８６）（８６）が突設されて、両空間が該リブ（８６）（８６）によって隔てられている。
【００２２】
又、ボビン（８）の胴部（８８）を構成する上方の側壁には、直方体状コア片（３）を中央空間Ａへ挿入するための矩形の開口（８７）が形成されている。
更に、ボビン（８）の一方の鍔部（８１）には、四角形の外形を形成する４つの端面の内、１つの端面に、後述の如くコイルの巻線を係止するための２つの係止溝（８３）（８４）が凹設されている。
【００２３】
図２に示す如く、各ボビン（８）には、直方体状コア片（３）が収容されると共に、該直方体状コア片（３）の両側に、一対のＣ字状コア片（２）（２）の端部が収容されており、直方体状コア片（３）の端面とＣ字状コア片（２）の端面の間には、リブ（８５）（８６）の厚さに応じた磁気ギャップＧが形成されている。これによって、コア（１）の磁路中には、４つの磁気ギャップ部が介在することとなる。
【００２４】
各ボビン（８）の２つの側方空間にはそれぞれ、Ｃ字状コア片（２）の端部を包囲して接着剤（９）が充填され、該接着剤（９）によってＣ字状コア片（２）がボビン（８）に固定されている。
又、接着剤（９）は、直方体状コア片（３）の端面とＣ字状コア片（２）の端面の間に形成された隙間にも充填されており、これによって直方体状コア片（３）とＣ字状コア片（２）とが互いに連結固定されている。
【００２５】
上記コイル装置の組立工程においては、図３に示す如く各ボビン（８）に直方体状コア片（３）を挿入した後、図６（ａ）の如く両ボビン（８ａ）（８ｂ）を直列の位置関係に配置し、両ボビン（８ａ）（８ｂ）の外周面に巻線を施す。
巻線工程においては、先ず、左側のボビン（８ａ）の一方の係止溝（８３ａ）に導線の巻き始め端部（７１）を係止した状態で、該ボビン（８ａ）に右側から左側へ順次巻線を施した後、折り返して、左側から右側へ順次巻線を施し、その導線を該ボビン（８ａ）の他方の係止溝（８４ａ）に係止する。
【００２６】
続いて、係止溝（８４ａ）を通過させた渡り線（７２）を右側のボビン（８ｂ）の一方の係止溝（８３ｂ）に係止し、その状態で、該ボビン（８ｂ）に左側から右側へ順次巻線を施した後、折り返して、右側から左側へ順次巻線を施し、その導線を該ボビン（８ｂ）の他方の係止溝（８４ｂ）に係止し、該係止溝（８４ｂ）から巻き終わり端部（７３）を引き出す。尚、渡り線（７２）の長さは必要最小限とする。
【００２７】
次に図６（ａ）中に矢印で示す様に、左側のボビン（８ａ）を右側のボビン（８ｂ）に対して１８０度回転させて、図６（ｂ）の如く両ボビン（８ａ）（８ｂ）を互いに鍔部どうしが接触する並列の位置関係に並べる。
これに伴って、一方のコイル（７ａ）から他方のコイル（７ｂ）へ伸びる渡り線（７２）が円弧状に屈曲して、両ボビン（８ａ）（８ｂ）の隣接する係止溝（８４ａ）（８３ｂ）の間に最短距離で張設されることとなる。従って、渡り線（７２）が他の隣接する部品の邪魔になることはない。
又、両ボビン（８ａ）（８ｂ）の並置に伴って、２つの係止溝（８４ａ）（８３ｂ）に係止された渡り線（７２）に張力が与えられ、該張力によって両ボビン（８ａ）（８ｂ）が互いに締結され、両ボビン（８ａ）（８ｂ）の相対的な位置関係が規定されることとなる。
【００２８】
両ボビン（８ａ）（８ｂ）に対するコイル（７ａ）（７ｂ）の巻線工程の後、図７に示す如く、両ボビン（８ａ）（８ｂ）へ一対のＣ字状コア片（２）（２）の先端部を挿入し、両ボビン（８ａ）（８ｂ）に一対のＣ字状コア片（２）（２）を固定する。
この際、Ｃ字状コア片（２）の挿入に先立って、ボビン（８）の側方空間に適量の接着剤を充填しておき、該接着剤によってＣ字状コア片（２）の端部をボビン（８）に固定する。ボビン（８）の側方空間に充填されている接着剤は、Ｃ字状コア片（２）の挿入に伴って、側方空間の奥部から開口側へ逆流し、図２に示す如くＣ字状コア片（２）の端部を広い面積で覆うこととなり、この結果、Ｃ字状コア片（２）とボビン（８）は大きな面積で接着され、より大きな接着力を得ることが出来る。又、ボビン（８）の側方空間に充填された接着剤（９）は、Ｃ字状コア片（２）と直方体状コア片（３）の間の磁気ギャップ部となる領域にも充填され、この結果、Ｃ字状コア片（２）と直方体状コア片（３）とが互いに連結固定される。
【００２９】
この様にして作製されたコイル装置によれば、直方体状コア片（３）に余計な外力が加わらないので、所期のインダクタンス特性が得られる。又、Ｃ字状コア片（２）と直方体状コア片（３）をボビン（８）に組み込むことによって、これらのコア片が一体化されると共に、コア片間に磁気ギャップ部が形成されるので、従来の如く複数のコア片を磁気ギャップ層を介して互いに接合する工程は不要であり、これによって従来よりも組立工程が簡易となる。
【００３０】
又、直方体状コア片（３）とＣ字状コア片（２）とを異なる特性の材料（例えばケイ素鋼板やアモルファス材料等）を用いて作製することが出来るので、複数の材料の組み合わせによる合成特性を得ることが出来る。
【００３１】
又、上記コイル装置においては、一対のコイルアセンブリ（５）（５）を構成する２つのコイル（７）（７）が１本の導線を巻回して形成され、両コイル（７）（７）が渡り線（７２）を介して繋がっており、該渡り線（７２）は、２つのボビン（８）（８）の間に最短距離で張設されているので、図１５に示す従来のコイル装置の如く一方のコイル（５６ａ）の巻き終わり端部（５９ａ）と他方のコイル（５６ｂ）の巻き始め端部（５８ｂ）とを互いに結線する作業は不要であり、然も結線のために余計な長さをとる必要がないので、周囲に配置されるべき他の部品の邪魔になることはない。
【００３２】
更に又、本発明に係るコイル装置の製造方法によれば、１本の導線を連続的に巻回することによって２つのコイル（７）（７）が形成されるので、２種類のコイルを別々に巻回していた従来の製造方法に比べて製造が簡易である。然も２つのコイル（７）（７）の端部を互いに結線する必要がないので、従来は必要であった結線部分に対する半田付けや絶縁は不要であり、これによって組立の工数が大幅に削減される。
【００３３】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、ボビン（８）の内部空間（８０）に面する上下２つの壁面にリブ（８５）（８６）を突設する構成に限らず、ボビン（８）の内部空間（８０）を包囲する４つの壁面の全てにリブを突設する構成や、中央空間と側方空間を完全に仕切る平板状の仕切り壁を形成する構成を採用することも可能である。
又、一対のＣ字状コア片（２）（２）の間に介在させるべき直方体状コア片（３）の数は２つに限らず、１つであってもよく、３以上の複数の直方体状コア片（３）を介在させて更に多くの磁気ギャップ部を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコイル装置の斜視図である。
【図２】該コイル装置の一部破断平面図である。
【図３】ボビンの斜視図である。
【図４】Ｃ字状コア片の製造工程を表わす図である。
【図５】直方体状コア片の製造工程を表わす図である。
【図６】２つのボビンに対する巻線方法を説明する平面図である。
【図７】ボビンにＣ字状コア片を挿入する工程を示す平面図である。
【図８】従来のコイル装置の製造に用いられている巻きコア部材の平面図である。
【図９】該巻きコア部材を分断する工程を示す図である。
【図１０】一方のＣ字状分割コア片に複数のＩ字状分割コア片を接合する工程を示す図である。
【図１１】コイルアセンブリの装着工程を示す図である。
【図１２】従来のコイル装置の一部破断平面図である。
【図１３】従来のコイル装置を構成する一方のコイルアセンブリの斜視図である。
【図１４】従来のコイル装置を構成する他方のコイルアセンブリの斜視図である。
【図１５】２つのコイルアセンブリを互いに連結した状態の平面図である。
【符号の説明】
（１）  コア
（２）  Ｃ字状コア片
（３）  直方体状コア片
（５）  コイルアセンブリ
（７）  コイル
（７１）  巻き始め端部
（７２）  渡り線
（７３）  巻き終わり端部
（８）  ボビン
（８１）  鍔部
（８２）  鍔部
（８３）  係止溝
（８４）  係止溝
（８５）  リブ
（８６）  リブ
（８７）  開口
（９）  接着剤
【図１】
2005019777.tif 000003
【図２】
2005019777.tif 000004
【図３】
2005019777.tif 000005
【図４】
2005019777.tif 000006
【図５】
2005019777.tif 000007
【図６】
2005019777.tif 000008
【図７】
2005019777.tif 000009
【図８】
2005019777.tif 000010
【図９】
2005019777.tif 000011
【図１０】
2005019777.tif 000012
【図１１】
2005019777.tif 000013
【図１２】
2005019777.tif 000014
【図１３】
2005019777.tif 000015
【図１４】
2005019777.tif 000016
【図１５】
2005019777.tif 000017